通过一定的控制方法,来达到预定的控制目标;同时把当前电机状态及一些基本参数返回给上位控制的MCU。由上述对PMBLDC驱动板应达到的功能可知,此类驱动板的核心器件应是带多路(6路以上)PWM输出的嵌入式微控制器。由于目前国内对INTEL MCS-51系列单片机的应用有了广泛基础,我们选用了完全采用8031核,最高时钟频率可达40MHz的Infineon C504嵌入式微控制器。 嵌入式微控制器在控制永磁无刷直流电机(PMBLDC)中的应用是现代电机控制技术的重要组成部分。永磁无刷直流电机因其高效、可靠和低维护成本等特点,被广泛应用于电动自行车、电动车、洗衣机等设备的驱动系统。在这样的系统中,微控制器扮演着核心角色,它不仅负责执行特定的控制算法,还要能够实时反馈电机的状态和参数。 我们需要理解微控制器的基本功能。微控制器(MCU)是一种集成化芯片,集成了CPU、内存、定时器、计数器、I/O端口等组件,能够独立处理控制任务。在PMBLDC驱动板上,微控制器的核心任务是生成多路脉宽调制(PWM)信号,以精确控制电机的转速和方向。通常,至少需要6路PWM输出来控制电机的三相绕组,以实现无刷运行。考虑到国内对INTEL MCS-51系列单片机的广泛使用基础,文中选择了Infineon C504嵌入式微控制器,该控制器基于8031核,具有高达40MHz的最高时钟频率,能够满足高速控制的需求。 Infineon C504微控制器特别之处在于其内置的7路全数字PWM输出单元CCU(Capture/Compare Unit)。CCU允许灵活的PWM配置,包括通过INT0、INT1和INT2外部输入来编码控制PWM输出顺序。此外,它还提供了死区时间控制,确保功率开关器件的安全切换,避免直通现象。在硬件驱动模式下,C504可以实现精确的电机控制,例如图2所示的电动自行车驱动电机电流波形,表明了其在实际应用中的优秀性能。 除了硬件驱动模式,C504还支持软件驱动模式。这使得用户可以自定义PWM输出,选择电机的相数,甚至实现正弦脉宽调制(SPWM)控制,以获得更平滑的电流波形,如图4所示,这是在DCDD洗衣机驱动电机上的应用实例,电流波形接近正弦,提高了电机运行效率和稳定性。 嵌入式微控制器,特别是Infineon C504,对于控制永磁无刷直流电机至关重要。它们通过复杂的控制算法和灵活的PWM输出,实现了电机的精确控制和高效运行。随着微电子技术的发展,未来微控制器将提供更强大的处理能力,更高的集成度,以及更先进的电机控制策略,进一步提升电机系统的性能和智能化水平。
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